(57)【要約】      （修正有）【課題】リグニン含有バイオマスに由来する３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体の提供。【解決手段】以下の式（１）：2010254650.tif 000015｛式中、Ａは、独立に、水素原子；非置換の若しくはヘテロ原子で置換されていてもよい炭素数１〜１２個を有する１価のアルキル、アルケニル又はアルキニル基；芳香族基；複素環基；フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から成る群から選ばれるハロゲン原子；あるいはリチウム、ナトリウム、及びカリウムから成る群から選ばれるアルカリ金属である。｝で表される化合物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の式（１）：
【化１】
2010254650.tif 000013
｛式中、Ａは、独立に、水素原子；非置換の若しくはヘテロ原子で置換されていてもよい炭素数１〜１２個を有する１価のアルキル、アルケニル又はアルキニル基；芳香族基；複素環基；フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から成る群から選ばれるハロゲン原子；あるいはリチウム、ナトリウム、及びカリウムから成る群から選ばれるアルカリ金属である。｝で表される化合物。
【請求項２】
以下の式（２）：
【化２】
2010254650.tif 000014
で表されるＮ−ヘキシル−２−［２−（ヘキシルアミノ）−２−オキソエチル］−５−オキソ−２，５−ジヒドロフラン−３−カルボキサミド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体及びその製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、各種ポリマー、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等が、各種容器等の成形品やゴミ袋、包装袋等に広く使用されている。しかしながら、これらのポリマーは、主に石油を原料としているため、廃棄の際、焼却すれば大気中の二酸化炭素を増加させて、地球温暖化の一因とされている。一方、焼却せずに、埋立て処分すると、自然環境下でほとんど分解されないものが多いため、半永久的に地中に残存することになる。
【０００３】
近年、植物由来の原料や微生物による代謝を介して得られる植物由来のポリマーが注目されている。なぜなら、これらのポリマーは、石油を原料としない環境循環型の素材であり、植物に固定された二酸化炭素を大気中に戻すことになるという意味で、焼却しても大気中の二酸化炭素を増加させない。また、焼却せずに埋立て処分しても、土壌中の微生物により分解されるため、環境破壊を招く虞がない。かかる植物由来のポリマーとして、ポリ乳酸、ポリヒドロキシ酪酸等が挙げられ、将来性のある生物分解性である環境循環型の素材として、各種成形品への用途開発が進められている。しかしながら、かかる植物由来のポリマーは、澱粉等を含む穀物である食物を原料とする場合には、供給において食物と競合するという問題がある。これは、人類に対する食料の安定供給の観点から問題である。
【０００４】
ところで、植物由来の芳香族高分子化合物であるリグニンは、植物細胞壁に普遍的に含まれているバイオマス資源であるけれども、その化学構造が多様な成分で構成されていることや複雑な高分子構造であるため、未だ、有効な利用技術が開発されていない。そのため、例えば、製紙産業において大量に副生するリグニンは有効利用されずに、重油の代替燃料として焼却処分されている。
【０００５】
近年、リグニン等の植物由来芳香族成分が、加水分解、酸化分解、加溶媒分解等の化学的分解法、又は超臨界水や超臨界有機溶媒による物理化学的分解法により、数種の低分子化合物の混合物に変換されて単一の化合物である３−カルボキシムコノラクトンを製造する方法が開発されてきた。例えば、国際公開ＷＯ  ２００８／０１８６４０パンフレット（以下、特許文献１参照）、リグニンを含む植物原料を化学分解して得たバニリン、バニリン酸、プロトカテク酸を含む低分子混合物から多段階の酵素反応を介して単一の化合物である３−カルボキシ−ｃｉｓ，ｃｉｓ−ムコン酸、及び／又は３−カルボキシムコノラクトンを製造する方法を開示している。
【０００６】
このようにして得られた単一の化合物である３−カルボキシムコノラクトンを、生物分解性のプラスチックや各種化学製品の原料として使用することができれば、供給において、食物と競合しない、リグニン含有植物原料（バイオマス）を有効利用することができることになる。しかしながら、リグニン含有バイオマスに由来する３−カルボキシムコノラクトンの利用方法は未だ確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ  ２００８／０１８６４０パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、リグニン含有バイオマスに由来する３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、前記課題を解決するため、実験を繰り返し、鋭意研究を重ねた結果、３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体を実際に製造し、その製造方法を確立し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［８］である：
【００１０】
［１］以下の式（１）：
【化１】
2010254650.tif 000002
｛式中、Ａは、独立に、水素原子；非置換の若しくはヘテロ原子で置換されていてもよい炭素数１〜１２個を有する１価のアルキル、アルケニル又はアルキニル基；芳香族基；複素環基；フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から成る群から選ばれるハロゲン原子；あるいはリチウム、ナトリウム、及びカリウムから成る群から選ばれるアルカリ金属である。｝で表される化合物。
【００１１】
［２］以下の式（２）：
【化２】
2010254650.tif 000003
で表されるＮ−ヘキシル−２−［２−（ヘキシルアミノ）−２−オキソエチル］−５−オキソ−２，５−ジヒドロフラン−３−カルボキサミド。
【００１２】
［３］以下の式（３）：
【化３】
2010254650.tif 000004
で表される３−カルボキシムコノラクトンを、有機溶媒中、触媒の存在下、以下の式（４）：
【化４】
2010254650.tif 000005
｛式中、Ａは、独立に、水素原子；非置換の若しくはヘテロ原子で置換されていてもよい炭素数１〜１２個を有する１価のアルキル、アルケニル又はアルキニル基；芳香族基；複素環基；フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から成る群から選ばれるハロゲン原子；あるいはリチウム、ナトリウム、及びカリウムから成る群から選ばれるアルカリ金属である。｝で表されるイソシアネートと、反応させて、以下の式（１）：
【化５】
2010254650.tif 000006
｛式中、Ａは、独立に、水素原子；非置換の若しくはヘテロ原子で置換されていてもよい炭素数１〜１２個を有する１価のアルキル、アルケニル又はアルキニル基；芳香族基；複素環基；フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から成る群から選ばれるハロゲン原子；あるいはリチウム、ナトリウム、及びカリウムから成る群から選ばれるアルカリ金属である。｝で表される化合物を製造する方法。
【００１３】
［４］以下の式（３）：
【化６】
2010254650.tif 000007
で表される３−カルボキシムコノラクトンを、有機溶媒中、触媒の存在下、以下の式（５）：
【化７】
2010254650.tif 000008
で表されるイソシアン酸ｎ−ヘキシルと、反応させて、以下の式（２）：
【化８】
2010254650.tif 000009
で表される３−カルボキシムコノラクトンのアミド誘導体を製造する方法。
【００１４】
［５］前記有機溶媒がテトラヒドロフランである、前記［３］又は［４］に記載の方法。
【００１５】
［６］前記触媒が有機スズである、前記［３］〜［５］のいずれかに記載の方法。
【００１６】
［７］前記有機スズが２−エチルヘキサン酸スズである、前記［６］に記載の方法。
【００１７】
［８］反応が室温で行われる、前記［３］〜［７］のいずれかに記載の方法。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明に係る３−カルボキシムコノラクトン新規アミド誘導体は、以下の式（１）：
【化９】
2010254650.tif 000010
｛式中、Ａは、独立に、水素原子；非置換の若しくはヘテロ原子で置換されていてもよい炭素数１〜１２個を有する１価のアルキル、アルケニル又はアルキニル基；芳香族基；複素環基；フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から成る群から選ばれるハロゲン原子；あるいはリチウム、ナトリウム、及びカリウムから成る群から選ばれるアルカリ金属である。｝で表される。式中、Ａは、好ましくは、炭素数１〜１２個の非置換のアルキル基であり、例えば、ｎ−ヘキシル基である。Ａが、ｎ−ヘキシル基である場合、本発明に係る３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体は、以下の式（２）：
【化１０】
2010254650.tif 000011
で表されるＮ−ヘキシル−２−［２−（ヘキシルアミノ）−２−オキソエチル］−５−オキソ−２，５−ジヒドロフラン−３−カルボキサミドである。
【００１９】
本発明に係る３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体は、医薬品に使用できる可能性がある。また、本発明に係る３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体は、ラクトン環を開環し、重合を行うことで、ポリエステル等のポリマーや他の誘導体に変換することができる。
【００２０】
本願発明に係る３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体は、例えば、以下の反応スキームにより製造することができる：
【化１１】
2010254650.tif 000012
｛式中、Ａは、独立に、水素原子；非置換の若しくはヘテロ原子で置換されていてもよい炭素数１〜１２個を有する１価のアルキル、アルケニル又はアルキニル基；芳香族基；複素環基；フッ素、塩素、臭素、及びヨウ素から成る群から選ばれるハロゲン原子；あるいはリチウム、ナトリウム、及びカリウムから成る群から選ばれるアルカリ金属である。｝で表される。
【００２１】
出発原料である３−カルボキシムコノラクトンの入手方法は問わないが、３−カルボキシムコノラクトンは、例えば、前記した特許文献１に開示されるように、バニリン、バニリン酸、プロトカテク酸等を含む植物由来低分子化合物混合物から、ベンズアルデヒドデヒドロゲナーゼ遺伝子（ｌｉｇＶ遺伝子）、バニリン酸ジメチラーゼ遺伝子（ｖａｎＡＢ遺伝子）、及びプロトカテク酸３，４−ジオキシゲナーゼ遺伝子（ｐｃａＨＧ遺伝子）が導入された形質転換体を培養した多段の酵素反応を介して、３−カルボキシ−ｃｉｓ，ｃｉｓ−ムコン酸を得、これを強酸で処理して閉環することにより、入手することができる。
【００２２】
上記反応は、出発原料を３−カルボキシムコノラクトンを溶解した有機溶媒中、触媒の存在下で、行われる。
使用する有機溶媒として、反応を阻害せず、出発原料を溶解し得る溶媒である限り特定のものに限定されないが、例えば、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、１，４−ジオキサン、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒；ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；シクロヘキサン、シクロヘキサノン等の脂環式炭化水素系溶媒；酢酸エステル等のエステル系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒；アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。これらの溶媒は２種以上を組み合わせて使用することもできる。溶媒の使用量は、原料モノマーの総量１００重量部に対して通常２０〜１，０００重量部の量で用いられる。
【００２３】
上記反応に使用しうる触媒として、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、ペンタメチルジエチルジエチレントリアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチル−Ｎ’−ジメチルアミノエチルピペラジン、Ｎ’Ｎ−ジメチルベンジルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−１，３−ブタンジアミン、１，２−ジメチルイミダゾールその他の第３級アミン類；ジメチルアミン等の第２級アミン類；Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミンその他のアルカノールアミン類；テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシドその他のテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド類；ナトリウムフェノラートなどのアルカリ金属フェノラート；水酸化カリウムなどのアルカリ金属の水酸化物；ナトリウムメトキシドなどのアルカリ金属アルコキシド；酢酸カリウム、酢酸ナトリウム、２−エチルヘキサン酸カリウムなどのカルボン酸のアルカリ金属塩；トリエチルホスフィンなどの金属キレート化合物；スタナスアセテート、スタナスオクトエート（スタナス２−エチルヘキソエート）その他の有機スズ（ＩＩ）化合物；ジブチルチンオキシド、ジブチルチンジクロライド、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、ジブチルチンマレエート、ジオクチルチンジアセテートその他の有機スズ（ＩＶ）化合物；ジアルキルチタネートその他の有機金属化合物が挙げられる。反応に使用しうる触媒は、好ましくは、２−エチルヘキサン酸スズである。これらの触媒は、反応混合物中、約０．００１〜１重量％で用いることができる。
【００２４】
上記反応は、例えば、Ａｒ置換した雰囲気下で行われることができる。
【００２５】
上記反応は、例えば、約０℃〜室温で、場合により加熱して行われることができる。
【００２６】
上記反応の反応時間は、１〜３０時間、通常１時間〜数時間である。
【実施例】
【００２７】
以下、非制限的な実施例によって本発明を説明する。
実施例１
５０ｍｌ容２口フラスコに、３−カルボキシムコノラクトン０．５１ｇ（    ｍｍｏｌ）を入れ、該フラスコ内をＡｒで置換した後、テトロヒドロフラン（脱水）３ｍｌを加え、攪拌して、溶液とした。３−カルボキシムコノラクトンがテトラヒドロフランに完全に溶解したことを確認した後、イソシアン酸ｎ−ヘキシル０．７７ｇ（２ｅｑ．ｍｏｌ）を予め溶解したテトラヒドロフラン（脱水）２ｍｌを、該フラスコに加えて、１分間攪拌した。次いで、触媒として２−エチルヘキサン酸スズを数滴添加して、室温で２４時間攪拌した。その後、得られた溶液を、ヘキサン１５０ｍｌに滴下し、析出した固形物を回収した。回収した固形物を乾燥して、最終生成物として、Ｎ−ヘキシル−２−［２−（ヘキシルアミノ）−２−オキソエチル］−５−オキソ−２，５−ジヒドロフラン−３−カルボキサミドを得た（収量０．１０ｇ、収率１１．９％）。
【００２８】
上記反応の最終生成物が、分子量３５２のＮ−ヘキシル−２−［２−（ヘキシルアミノ）−２−オキソエチル］−５−オキソ−２，５−ジヒドロフラン−３−カルボキサミドであることは、ＧＣ−ＭＳ、1Ｈ−ＮＭＲ、13Ｃ−ＮＭＲ測定により確認した。
（１）ＧＣ−ＭＳ測定結果：ｍ／ｚ＝３５２、２５２、２２５、２１０
（２）1Ｈ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）：０．８５−０．９５（６Ｈ，ｓ）、１．２−１．４（１２Ｈ，ｍ）、１．４３−１．６３（４Ｈ，ｍ）、２．７６−２．８３（１Ｈ，ｍ）、３．１６−３．２３（１Ｈ，ｍ）、３．３−３．４（４Ｈ，ｍ）、５．６（１Ｈ，ｍ）、６．６（１Ｈ，ｄ）、７．０（１Ｈ，ｔ）、７．５（１Ｈ，ｔ）
（３）13Ｃ−ＮＭＲ（５００ＭＨｚ，ＣＤＣｌ3）δ（ｐｐｍ）：１４．１（アルキル末端）、２２．６（アルキル鎖）、２６．６（アルキル鎖）、２９．８（アルキル鎖）、３１．５（アルキル鎖）、３６．７（ラクトン環２位−α）、４０．１（アルキル鎖）、４１．０（アルキル鎖）、７９．２（ラクトン環）、１２５．８（ラクトン環）、１６８．８（カルボキシル基）、１７１．７（ラクトン環）、１７２．１（カルボキシル基）
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係る３−カルボキシムコノラクトンの新規アミド誘導体は、生物分解性のプラスチックや各種化学製品の原料として使用することができるので、食物と競合しないリグニン含有バイオマスの有効利用に貢献する。